N6-甲基腺苷 (N6-methyladenosine, m6A ) 修飾是真核生物mRNA轉錄後修飾中最常見、最豐富的化學修飾之一,由“Writer”甲基轉移酶複合體,“Reader”RNA閱讀蛋白,以及“Eraser”去甲基化酶共同調控。m6A修飾在多種細胞生物學過程中發揮重要作用,包括調控RNA的加工、剪接、轉運、降解和翻譯等。
異常的m6A修飾與多種惡性腫瘤的發生和進展密切相關。YTHDF2作為最早被鑒定的m6A修飾閱讀蛋白之一,主要分布於細胞質中,介導m6A修飾的mRNA的翻譯與穩定性等。YTHDF2的表達或功能異常與多種腫瘤的發生與轉移密切相關,是潛在的腫瘤治療靶點之一。目前已報道的YTHDF2蛋白翻譯後修飾包括SUMO化修飾、磷酸化修飾、乳酸化修飾等,受腫瘤微環境、胞外信號刺激和細胞營養狀況等調控。
YTHDF2是否存在其他翻譯後修飾?是否影響YTHDF2蛋白的生物學功能,並通過調控下遊靶基因的m6A修飾,在HBV相關肝癌的發生發展過程中發揮重要作用?目前國內外未見相關報道。
2023年2月10日,重慶醫科大學感染性疾病分子生物學教育部重點實驗室黃愛龍/唐霓課題組在 Signal Transduction and Targeted Therapy 期刊發表了題為:O-GlcNAcylation of YTHDF2 promotes HBV-related hepatocellular carcinoma progression in an N6-methyladenosine-dependent manner 的研究成果。
該研究首次報道了YTHDF2的一種新的蛋白質翻譯後修飾——O-GlcNAc修飾,揭示了病毒感染、蛋白質翻譯後修飾與RNA m6A表觀修飾之間的動態調控網絡,為尋找乙型肝炎病毒(HBV)相關肝癌新的預後標誌物和分子靶點提供新思路。
氧連接N-乙酰葡萄糖胺 (O-linked N-acetylglucosamine,O-GlcNAc) 修飾是一種廣泛的、動態的蛋白質翻譯後修飾方式,參與基因轉錄、信號轉導、細胞周期和代謝等多種細胞生命活動。己糖胺生物合成途徑 (Hexosamine biosynthesis pathway, HBP) 來源的尿苷二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖 (UDP-GlcNAc) 是O-GlcNAc修飾的供體底物。研究團隊在既往研究中發現HBV相關肝癌中,HBP途徑關鍵代謝物UDP-GlcNAc濃度升高,O-GlcNAc修飾水平顯著上調。
該研究通過免疫沉澱聯合質譜 (IP-MS) 篩選到YTHDF2可能被O-GlcNAc修飾,點突變及IP實驗證實Ser263是YTHDF2發生O-GlcNAc修飾的關鍵位點;O-GlcNAc修飾減弱YTHDF2的泛素化降解、增強其蛋白穩定性,從而促進HBV相關肝癌進展。為了進一步尋找YTHDF2調控的下遊靶標,課題組通過m6A-seq、RIP-seq和RNA-seq等多種技術聯合篩選並鑒定到MCM2和MCM5是受其調控的m6A修飾分子。RIP、RNA穩定性及熒光素酶活性等實驗進一步證實YTHDF2的O-GlcNAc修飾通過穩定MCM2、MCM5,促進HBV相關肝癌細胞周期進展和增殖。
最後,該研究采用HBV (r)cccDNA感染的Alb-cre小鼠和HBV轉基因小鼠構建乙肝相關肝癌模型,驗證了YTHDF2蛋白的O-GlcNAc修飾與MCM2/MCM5表達和肝癌增殖密切相關。
總的來說, 該研究首次發現乙型肝炎病毒 (HBV) 感染誘導YTHDF2蛋白O-GlcNAc糖基化修飾 ,質譜和免疫沉澱等實驗表明第263位絲氨酸(Ser263)是YTHDF2 O-GlcNAc修飾的關鍵位點;采用m6A-seq、RIP-seq和RNA-seq聯合篩選並鑒定到微小染色體維持蛋白2 (MCM2) 和MCM5是其下遊靶標;而OGT抑製劑OSMI-1可減弱YTHDF2的O-GlcNAc修飾,進而抑製HBV相關肝癌進展。